Лекция 17

 

Препроцессор языка C

 

Препроцессор языка C – это программа, выполняющая обработку исходного кода для передачи его компилятору, в процессе которой происходит подстановка директив и выполнение операций препроцессора. Все директивы препроцессора начинаются с символа ‘#’ и могут находиться в любом месте программы.

Конcтaнтныe выpaжeния, иcпoльзуeмыe в диpeктивax пpeпpoцeccopa, имeют дoпoлнитeльныe oгpaничeния, пoэтoму нaзывaютcя oгpaничeнными кoнcтaнтными выpaжeниями. Oгpaничeнныe кoнcтaнтныe выpaжeния нe мoгут coдeжaть выражений с операцией sizeof, кoнcтaнт пepeчиcлимого типа или выpaжeний явного преобразования типa.

 

Директивы #define и #undef.

Директива #define вводит макроопределение (макрос). Форма записи:

#define имя последовательность_символов

Поле имя задаёт имя макроса, которое как правило пишется заглавными буквами. Поле последовательность_символов является строкой замещения имени. Между этими полями должен быть хотя бы один пробел. Когда препроцессор находит в тексте программы имя, он заменяет его на последовательность_символов (производит макрорасширение).

Наиболее часто макросы используют для определения целочисленных констант. В качестве макроса может использоваться строковая константа, если она не помещается на одну строку, то для переноса можно использовать символ ‘’

Пример 1

#define STRING “Эта строковая константа

не умещается на одной строке”

 

Макрос может иметь параметры. Форма записи:

#define имя(список_формальных_параметров) последовательность_символов

Поле список_формальных_параметров содержит формальные параметры макроса, имена которых могут быть использованы в поле последовательность_символов. Подобные макросы при использовании в тексте программы должны содержать в скобках списки фактических параметров, которые будут использоваться при макрорасширении.

Макросы могут быть вложенными, когда поле последовательность_символов содержит в себе имя другого, ранее определенного макроса.

 

Пример 2

#define PI 3.14159

#define SQUARE(a) a*a

#define AREA(b) PI*SQUARE(b)

…

float a=AREA(2.5);

 

Директива #undef отменяет макроопределение начиная с того места в тексте программы, где находится эта директива. Для всех макросов, определённых и использованных в тексте программы до их отмены, будут проведены макрорасширения. Если при объявлении макрос имеет параметры, а при отмене указывается без параметров, то он всё равно будет отменён, важно, чтобы совпадало поле имя. Форма записи:

#undef имя

 

Пример 3

#define N 10

…

#undef N

 

Операция «преобразование в строку».

Параметр макроса в поле последовательность_символов может быть преобразован в строку символов в результате выполнения операции «преобразование в строку». Как и любая строка, результат операции объединяется с другими строками, если разделён от них лишь пробелами. Форма записи:

# параметр_макроса

Поле параметр макроса должно содержать параметр макроса. Если это поле не содержит параметр макроса, то препроцессор будет считать данную форму записи простой последовательностью символов, а не операцией.

 

Пример 4

#define M1(var) printf("var#=%d ",var)

#define M2(var) printf(#var"=%d ",var)

…

M1(4);

M2(2);

На экране будет напечатано: var#=4 2=2

 

Операция «склейка лексем».

Операция «склейка лексем» объединяет в одну две лексемы, между которыми она находится. Новая лексема проверяется на предмет возможного расширения. Форма записи:

лексема1##лексема2

Поля лексема1 и лексема2 содержат лексемы. Результатом будет новая лексема, состоящая из этих двух лексем.

 

Пример 5

#define DEF_VAR1(n) int var##n

#define USE_VAR1(n) var##n

#define SHW_VAR1(n) printf("var"#n"=%d",var##n)

…

DEF_VAR1(1);

USE_VAR1(1)=2;

SHW_VAR1(1);

На экране будет напечатано: var1=2

 

Директива #include.

Директива подключает к исходному коду заданный в директиве файл. При подключении содержимое подключаемого файла полностью копируется в исходный файл с той позиции, где находится директива. Формы записи

#include <имя_файла>

#include “имя_файла”

#include имя_макроса

Поле имя_файла содержит имя подключаемого файла. Если имя файла не является полным именем, то для первой формы записи поиск производится только в пределах системных каталогов, на которые настроена среда программирования, а для второй формы записи поиск будет производиться сначала в текущем каталоге, а затем и в системных каталогах, как и в первом случае. Первая форма записи используется для подключения заголовочных файлов стандартных библиотек, вторая форма записи – для подключения файлов, создаваемых пользователем.

Поле имя_макроса содержит имя макроса, первый символ которого не должен быть ‘<’ или ‘”’. Для данной формы записи предполагается, что существует макрос, в результате макрорасширения которого получится либо <имя_файла>, либо “имя_файла”.

Если файл не будет найден, то система выдаст сообщение об ошибке.

 

Пример 6

#include <stdio.h>

#include “Unit1.h”

 

Директивы #if, #else, #elif, #endif, #ifdef, #ifndef.

Эти директивы позволяют выполнять условную компиляцию участков исходного кода, возможно вложенное использование директив. Существуют три набора директив условной компиляции: набор #if, #endif; набор #ifdef, #endif; набор #ifndef, #endif.

Набор #if, #endif.

Форма записи:

#if выражение1

участок кода1 // Компилируется, если выражение1 «истинно»

#elif выражение2

участок кода2 // Компилируется, если выражение2 «истинно» и

// выражение1 «ложно»

#elif выражение3

участок кода3 // Компилируется, если выражение3 «истинно», а

// выражение1 и выражение2 «ложно»

…

#elif выражениеN

участок кодаN // Компилируется, если выражениеN «истинно», а

// выражение1, выражение2, выражение3, … «ложно»

#else

участок кодаN+1 // Компилируется, если выражение1, выражение2,

//выражение3, …, выражениеN «ложно»

#endif

Поля выражение1, …, выражениеN содержат выражения, включающие в себя константы или макросы, запрещается использование переменных (значения выражений должны быть известны на этапе обработки препроцессором). Поля участок кода1, …, участок кодаN содержат участки кода исходной программы.

Директива #if используется с директивой #endif и воздействует на участок кода, заключённый между ними. Директива #elif используется внутри директив #if и #endif для организации вложенных условий компиляции и проверяется в том случае, если значения выражений директивы #if и всех предшествующих ей директив #elif приняли значение «ложно». Директива #else используется внутри директив #if и #endif для выделения участка кода, который будет компилироваться, если значения выражений директивы #if и всех предшествующих ей директив #elif приняли значение «ложно».

Для данного набора директив действуют следующие правила:

- для каждой директивы #if должна присутствовать соответствующая директива #endif;

- директивы #elif и #else являются необязательными;

- число директив #elif не ограничено;

- директива #else должна быть одна и после неё не должно быть директив #elif.

 

Оператор defined().

Оператор defined() применяется в выражениях директив #if и #elif и позволяет проверить, определён ли макрос. Форма записи:

defined(имя)

Поле имя содержит имя макроса. Оператор принимает значение «истинно», если макрос определён, и значение «ложно» в противном случае.

Набор #ifdef, #endif.

Форма записи:

#ifdef имя

участок кода1 // Компилируется, если имя определено

#else

участок кода2 // Компилируется, если имя не определено

#endif

Поле имя содержит имя макроса. Фактически действие директивы

#ifdef имя

аналогично действию директивы

#if defined(имя)

Набор #ifndef, #endif.

Форма записи:

#ifndef имя

участок кода1 // Компилируется, если имя не определено

#else

участок кода2 // Компилируется, если имя определено

#endif

Поле имя содержит имя макроса. Фактически действие директивы

#ifndef имя

аналогично действию директивы

#if !defined(имя)

Внутри наборов #ifdef, #endif и #ifndef, #endif нельзя использовать директиву #elif. Использование директивы #else является необязательным.

 

Директива #error.

Эта директива прекращает компиляцию программы и выдаёт сообщение об ошибке. Обычно встраивается в условные директивы препроцессора. Форма записи:

#error сообщение

Поле сообщение содержит сообщение об ошибке

 

Директива #line.

Директива #line используется для изменения внутреннего счётчика строк компилятора (макрос __LINE__) и имени файла (макрос __FILE__). Форма записи:

#line номер_строки «имя_файла»

Поле номер_строки определяет новый номер строки и должно быть целой константой. Поле имя_файла является необязательным, заключается в двойные кавычки и содержит новое имя файла. Данная директива игнорируется в интегрированной среде разработки, но может быть использована при компиляции из командной строки.

 

Пример 7

#line 10 «new.cpp»

 

Нуль-директива.

Это пустая директива. Форма записи:

#

 

Директива #pragma.

Позволяет управлять специфическими возможностями компилятора. Форма записи:

#pragma имя_директивы

Поле имя_директивы содержит значение директивы #pragma из набора директив, определённых для данного компилятора. Данный набор зависит от конкретной реализации компилятора. Если компилятор не поддерживает данное имя директивы, то оно просто игнорируется. Ниже в таблице приведены директивы для среды разработки Borland C++ 3.1 и их описание.

 

Директива	Описание
argused	Подавляет предупреждающее сообщение "Parameter ‘parameter’ is never used"
exit	Указывает функцию, вызываемую перед завершением программы
hdrfile	Задает имя прекомпилируемого заголовочного файла
hdrstop	Предписывает компилятору не включать дальнейшую информацию в прекомпилируемый заголовочный файл
intrinsic	Командный переключатель встраиваемых функций
inline	Компиляция текущего модуля должна производиться через ассемблер (компилятор переводит исходный код в код ассемблера и затем вызывает ассемблер для создания объектного файла)
option	Позволяет включать в код опции командной строки компилятора
saveregs	Гарантирует, что дальняя функция не изменит значение какого-либо регистра при вызове
startup	Указывает функцию, которая должна выполняться при загрузке программы перед функцией main()
warn	Позволяет выборочно разрешать или подавлять предупреждающие сообщения

 

Предопределённые макросы.

Предопределённые макросы определяются средой разработки независимо от программиста и являются доступными в программе. Стандарт ANSI языка C определяет 5 таких макросов, которые приведены в таблице ниже.

 

Макрос	Описание
__DATE__	Строка, представляющая в форме месяц/день/год дату, когда файл обрабатывался препроцессором
__FILE__	Строка, содержащая имя файла в двойных кавычках
__LINE__	Текущий номер строки исходного файла
__STDC__	Имеет значение 1, если установлена совместимость компилятора со стандартом ANSI, в противном случае макрос не определён
__TIME__	Строка, представляющая в форме часы:минуты:секунды время, когда файл обрабатывался препроцессором

 

Кроме этих макросов в среде разработки могут быть использованы другие предопределённые макросы. Ниже в таблицах приведены предопределённые макросы для среды разработки Borland C++ 3.1 и их описание.

 

Макрос	Описание
__TINY__	Определён, если используется модель TINY
__SMALL__	Определён, если используется модель SMALL
__COMPACT__	Определён, если используется модель COMPACT
__MEDIUM__	Определён, если используется модель MEDIUM
__LARGE__	Определён, если используется модель LARGE
__HUGE__	Определён, если используется модель HUGE
_Windows	Определён, если компилируется Windows-приложение

 

Макрос	Значение	Описание
__BCPLUSPLUS__	0x0310	Определён, если выбран режим компиляции C++
__BORLANDC__	0x0410	Номер версии
__CDECL__		Определён, если используется вызов функций по правилам языка C
__cplusplus		Определён, если выбран режим C++
__DLL__		Определён, если компилируется DLL
__MSDOS__		Целая константа
__OVERLAY__		Определён, если установлена опция компилятора -Y
__PASCAL__		Определён, если используется вызов функций по правилам языка Pascal
__TCPLUSPLUS__	0x0310	Номер версии
__TURBOC__	0x0410	Определён для совместимости со старыми программами